JP7745151B2 - 車両のトーションビーム式サスペンション構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両のトーションビーム式サスペンション構造に関する。

自動車等の車両に用いられるトーションビーム式サスペンション構造は、車体への固定が左右のトレーリングアームの２か所のみであるため、サスペンションの重要な機能である車幅方向への剛性（横剛性）が確保しにくい。そこで、トーションビーム式において横剛性を確保するための従来技術の１つとして、ワットリンク機構を採用したサスペンション構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。従来のワットリンク機構を用いたトーションビーム式サスペンション構造では、サスペンションの車幅方向への変動（左右差）が、左右のラテラルロッド（タイロッド）およびワットリンクを介して吸収される構造になっていた。

特開２０１９－９３９９２号公報

しかし、上記のような従来のワットリンク機構を用いたトーションビーム式サスペンション構造については、サスペンションの変動に対してワットリンク機構の動作が完全には対応していないため、サスペンションの上下方向への動きが機構的に阻害されてしまうおそれがあった。また、従来の構造では、ラテラルロッドの連結箇所などにゴムブッシュが使用される場合があるが、該ゴムブッシュの劣化などによって、ラテラルロッドおよびワットリンクによる横剛性向上の効果が低下してしまう可能性があった。

本発明は上記の点に着目してなされたもので、サスペンションの上下方向への動きを妨げることなく車幅方向への変動を抑えて横剛性を向上できる車両のトーションビーム式サスペンション構造を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため本発明の一態様は、車両の前後方向に延び、前端部が車体に軸支されて上下方向に揺動可能な左右一対のトレーリングアームと、該各トレーリングアームの間に架設されたトーションビームと、を備えた車両のトーションビーム式サスペンション構造を提供する。この車両のトーションビーム式サスペンション構造は、前記各トレーリングアームの後端部と車体との間にそれぞれ配置される左右一対のラテラルロッドと、前記各トレーリングアームの後端部に設けられ、前記各ラテラルロッドのアーム側端部をそれぞれ保持する左右一対のアーム側保持部と、車体の車幅方向中央部に設けられ、前記各ラテラルロッドの車体側端部を保持する車体側保持部と、を備え、前記車体側保持部は、少なくとも車両上下方向に延び且つ車幅方向に間隔を空けて形成されている左右一対のスリット溝を有し、該各スリット溝の長手方向に沿って、前記各ラテラルロッドの車体側端部を左右独立して移動可能に保持するように構成されている。

本発明に係る車両のトーションビーム式サスペンション構造によれば、車両走行時の車体のロール等によって左右のトレーリングアームが別方向に変動したとき、左右のラテラルロッドの車体側端部がスリット溝の長手方向に沿ってそれぞれ変位するので、サスペンションの上下方向への動きを妨げることなく車幅方向への変動を抑えて横剛性を向上できる。

本発明の一実施形態に係る車両のトーションビーム式サスペンション構造を示す斜視図である。 上記実施形態によるトーションビーム式サスペンション構造が適用された車両の後部を下方から見た下面図である。 図１のトーションビーム式サスペンション構造を車両左方から見た側面図である。 図１の車体側保持部の周辺を拡大して示す斜視図である。 図４の車体側保持部を車両前方側から見た正面図である。 図４のＡ－Ａ線矢視断面図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る車両のトーションビーム式サスペンション構造を示す斜視図である。また、図２は、本実施形態によるトーションビーム式サスペンション構造が適用された車両の後部を下方から見た下面図である。さらに、図３は、図１のトーションビーム式サスペンション構造を車両左方から見た側面図である。なお、以下で説明する各図において、矢印Ｆｒ方向は車両前後方向で前方を示し、矢印Ｏ方向は車両幅方向で外方を示し、矢印Ｕ方向は車両上下方向で上方を示している。また、実施形態の説明における「左右」は、車室内から車両前方を見たときの左右に対応している。

本実施形態によるトーションビーム式サスペンション構造１は、例えば、自動車等の車両における左右の車輪（ここでは後輪）２を支持するリアサスペンションの構造体に適用される。トーションビーム式サスペンション構造１は、図１～図３に示すように、左右一対のトレーリングアーム１１と、各トレーリングアーム１１の間に架設されたトーションビーム１２と、各トレーリングアーム１１と車体との間にそれぞれ配置される左右一対のラテラルロッド１３と、各ラテラルロッド１３のアーム側端部１３Ａを保持する左右一対のアーム側保持部１４と、各ラテラルロッド１３の車体側端部１３Ｂを保持する車体側保持部１５とを備えている。なお、図１の破線は、左右の車輪２の概形を表している。

左右のトレーリングアーム１１は、それぞれ、車両の前後方向に延びている。各トレーリングアーム１１の前端部１１Ａは、車体の骨格部材を成すフロアサイドメンバ３（図２）にゴムブッシュ等を介して軸支されている。各トレーリングアーム１１の支持軸Ａ１の方向は、車両下面視で、車幅方向外側に向かうに従い車両後方に僅かに傾斜している（図２）。各トレーリングアーム１１は、支持軸Ａ１を中心にして上下方向に揺動可能である。各トレーリングアーム１１の後端部１１Ｂには、図示しないハブキャリアを介して車輪２が回転自在に取り付けられている。車輪２の回転軸（車軸）Ａ２の方向は、車幅方向に略平行である。各トレーリングアーム１１の後部内側には、スプリング設置部１１Ｃが設けられている。スプリング設置部１１Ｃには、図示しないコイルスプリングの下端が固定されている。また、各トレーリングアーム１１のスプリング設置部１１Ｃ周辺には、図示しないショックアブソーバーの下端が固定されている。コイルスプリングおよびショックアブソーバーの各上端は、車体の骨格部材を成すリアサイドメンバ４（図２）に固定されている。

トーションビーム１２は、車幅方向に延びており、車幅方向の両端部が左右のトレーリングアーム１１における前後方向の中間部にそれぞれ固定されている。トーションビーム１２の内部には、図示しないトーションバーが収められている。トーションバーは、ねじり変形に対する復元力を利用することでスプリングとして作用する。左右のトレーリングアーム１１の間にトーションビーム１２が架設されることによって、左右の車輪２が上下逆方向へ動こうとした場合に、トーションバーにねじれが生じ、その復元力により両輪の逆方向への動きが抑えられる。これにより、車体の過度なロールが抑制されるようになる。

左右のラテラルロッド１３は、それぞれ、車幅方向に延びる棒状の金属部材からなる。左側のラテラルロッド１３は、左側のトレーリングアーム１１の後端部１１Ｂと車体の車幅方向中央に位置する車体固定部５との間に配置されている。右側のラテラルロッド１３は、右側のトレーリングアーム１１の後端部１１Ｂと上記車体固定部５との間に配置されている。各ラテラルロッド１３の長手方向の両端部には、例えば、ボールジョイント等の連結手段がそれぞれ設けられている。各ラテラルロッド１３のアーム側端部１３Ａは、アーム側保持部１４を介してトレーリングアーム１１の後端部１１Ｂに連結されている。また、各ラテラルロッド１３の車体側端部１３Ｂは、車体側保持部１５を介して車体固定部５に連結されている。

左右のアーム側保持部１４は、左右のトレーリングアーム１１の後端部１１Ｂにそれぞれ設けられている。本実施形態において各アーム側保持部１４は、車輪２の回転軸Ａ２よりも車両下側に位置するように、各トレーリングアーム１１における後端部１１Ｂの下側面に固定されている（図３）。各アーム側保持部１４は、車両下面視で、各トレーリングアーム１１の後端部１１Ｂから車両後方に延出する棒状の連結部材１４Ａを有している（図２）。本実施形態における連結部材１４Ａは、車両側面視で、車両後方に向かうに従い車両下方に僅かに傾斜して延びている（図３）。連結部材１４Ａの延出方向の中間部には、ラテラルロッド１３のアーム側端部１３Ａに設けられているボールジョイント等が回転可能に連結されている。上記のような左右のアーム側保持部１４によって、左右のラテラルロッド１３の各アーム側端部１３Ａが、左右のトレーリングアーム１１の各後端部１１Ｂに保持される。

車体側保持部１５は、左右のリアサイドメンバ４の間に架設されている車体固定部５の車幅方向中央部分に設けられている（図１および図２）。本実施形態において車体側保持部１５は、車両側面視で、各トレーリングアーム１１の前端部１１Ａの支持軸Ａ１よりも車両下側に位置している（図３）。車体側保持部１５は、少なくとも車両上下方向に延び且つ車幅方向に間隔を空けて形成されている左右一対のスリット溝１５Ａを有している（図１）。車体側保持部１５は、各スリット溝１５Ａの長手方向に沿って、各ラテラルロッド１３の車体側端部１３Ｂを左右独立して移動可能に保持するように構成されている。なお、車体側保持部１５の詳細については後述する。

車体固定部５は、梁部分５Ａおよび延出部分５Ｂを有している。梁部分５Ａは、左右のリアサイドメンバ４（図２）の間で車幅方向に延びている。梁部分５Ａは、車幅方向の中間部が両側部よりも車両下側に位置するように屈曲している。延出部分５Ｂは、梁部分５Ａにおける車幅方向の中間部から車両前方に延び出ている。延出部分５Ｂの前側端部には、車体側保持部１５がボルト等で固定されている。梁部分５Ａの車幅方向両端部には、左右のリアサイドメンバ４に固定するための固定部材５Ｃがそれぞれ溶接されている。各固定部材５Ｃは、各リアサイドメンバ４の下側面にボルト等で固定されている。

ここで、前述した車体側保持部１５の具体的な構成について詳しく説明する。
図４は、図１の車体側保持部１５の周辺を拡大して示す斜視図である。また、図５は、図４の車体側保持部１５を車両前方側から見た正面図である。さらに、図６は、図４のＡ－Ａ線矢視断面図である。

図４～図６において、本実施形態における車体側保持部１５は、例えば、前述した左右のスリット溝１５Ａのそれぞれが、内側部材１５Ｂおよび外側部材１５Ｃの組合せにより形成されている。

内側部材１５Ｂは、車両前後方向で間隔を空けて配置された前面部および後面部と、前面部の上端および後面部の上端の間を繋ぐ上面部と、前面部の下端および後面部の下端の間を繋ぐ下面部と、前面部の車幅方向内側端および後面部の車幅方向内側端の間を繋ぐ側面部とを有している。内側部材１５Ｂは、車幅方向の外方に開口している。内側部材１５Ｂの前面部および後面部には、スリット溝１５Ａの形状に対応した切れ込み部分が車幅方向外側からそれぞれ設けられている。

外側部材１５Ｃは、車両前後方向で間隔を空けて配置された前面部および後面部と、前面部の上端および後面部の上端の間を繋ぐ上面部と、前面部の下端および後面部の下端の間を繋ぐ下面部とを有している。外側部材１５Ｃは、車幅方向の内方および外方に開口している。外側部材１５Ｃの前面部および後面部における車幅方向内側縁には、スリット溝１５Ａの形状に対応した傾斜部分がそれぞれ設けられている。外側部材１５Ｃは、内側部材１５Ｂの車幅方向外側部分を囲むように、内側部材１５Ｂに組み付けられている。上記内側部材１５Ｂおよび外側部材１５Ｃの組合せは、上側取付プレート１５Ｄおよび下側取付プレート１５Ｅを用いて車体固定部５における延出部分５Ｂの前端部にボルト等で固定されている。

本実施形態において、車体側保持部１５の左右のスリット溝１５Ａは、それぞれ、内側部材１５Ｂの前面部および後面部に設けられた切れ込み部分と、外側部材１５Ｃの前面部および後面部における車幅方向内側縁の傾斜部分とを向かい合わせで配置することにより、車幅方向に所定幅を有し、且つ、車両下方に向かうに従い車幅方向外側に傾斜して延びる略平行四辺形の形状に形成されている。つまり、内側部材１５Ｂの前面部および後面部に設けられた切れ込み部分は、スリット溝１５Ａの上辺部分、下辺部分および車幅方向内側の斜辺部分を形成している。また、外側部材１５Ｃの前面部および後面部における車幅方向内側縁の傾斜部分は、スリット溝１５Ａの車幅方向外側の斜辺部分を形成している。左側のスリット溝１５Ａには、左側のラテラルロッド１３の車体側端部１３Ｂに設けられているボールジョイント等の前後端部が挿入されている。また、右側のスリット溝１５Ａには、右側のラテラルロッド１３の車体側端部１３Ｂに設けられているボールジョイント等の前後端部が挿入されている。

車体側保持部１５の左右のスリット溝１５Ａは、車両正面視で、各々の下側端部が上側端部よりも車幅方向外側に位置する末広がり形状（八の字形状）に形成されている。言い換えると、左右のスリット溝１５Ａは、車幅方向に間隔を空けて左右対称に配置されており、当該間隔が車両下方に向かうにつれて広がるように形成されている。具体的に、本実施形態における左右のスリット溝１５Ａは、車両正面視で、各々の長手方向（図５に一点鎖線で示す中心線Ｌの方向）と水平方向とのなす角度αが４５°以上且つ７５°以下の範囲内となるように形成されている。

また、車体側保持部１５の左右のスリット溝１５Ａは、車両側面視で、車両上方に向かうに従い車両後方に傾斜して延びるように形成されている（図６）。具体的に、本実施形態における左右のスリット溝１５Ａは、車両側面視で、各々の長手方向（図６に一点鎖線で示す中心線Ｌの方向）と水平方向とのなす角度が７５°以上且つ９０°以下の範囲内となるように形成されている。

上記のような車体側保持部１５の左右のスリット溝１５Ａにおける長手方向の全長および傾斜角度α，βは、トーションビーム１２が架設された左右のトレーリングアーム１１の変動に対して、ラテラルロッド１３の車体側端部１３Ｂがどのように変位するかを表すスライド曲線に従って設計することが可能である。該スライド曲線は、例えば、サスペンションストロークのフルバンプ位置およびフルリバウンド位置の間で左右のトレーリングアーム１１を互いに逆方向に移動させたときの左右のアーム側保持部１４の軌跡に基づいて、左右のラテラルロッド１３の車体側端部１３Ｂの軌跡をそれぞれ算出することで得られる。

次に、本実施形態によるトーションビーム式サスペンション構造１の作用を説明する。
上記のようなトーションビーム式サスペンション構造１では、左右一対のラテラルロッド１３の車体側端部１３Ｂが車体の車幅方向中央部に設けられた車体側保持部１５により保持され、車体側保持部１５が、少なくとも車両上下方向に延び且つ車幅方向に間隔を空けて形成されている左右一対のスリット溝１５Ａを有し、各スリット溝１５Ａの長手方向に沿って、各ラテラルロッド１３の車体側端部１３Ｂを左右独立して移動可能に保持するように構成されている。このような構造により、車両の走行時における車体のロール等によって左右のトレーリングアーム１１の後端部１１Ｂが別方向に変動したとき、左右のラテラルロッド１３の車体側端部１３Ｂがスリット溝１５Ａの長手方向に沿ってそれぞれ変位するようになるため、サスペンションの上下方向への動きを妨げることなく、該サスペンションの車幅方向への変動を抑えることができ、横剛性の向上を図ることが可能になる。

また、左右のラテラルロッド１３とアーム側保持部１４および車体側保持部１５とがボールジョイント等により連結されているため、上述した従来の構造のようにラテラルロッドの連結箇所などに使用されるゴムブッシュの劣化によって横剛性向上の効果が低下してしまうことも回避できる。さらに、左右のラテラルロッド１３によりサスペンションの車幅方向への変動が抑制されることで、左右のトレーリングアーム１１の前端部１１Ａを車体（フロアサイドメンバ３）に軸支する際に使用されるゴムブッシュの硬度を下げることができるため、良好な乗り心地を実現することも可能になる。

また、本実施形態によるトーションビーム式サスペンション構造１では、各アーム側保持部１４が車輪２の回転軸Ａ２よりも車両下側に位置し、車体側保持部１５が各トレーリングアーム１１の前端部１１Ａの支持軸Ａ１よりも車両下側に位置し、各スリット溝１５Ａが、車両正面視で、各々の下側端部が上側端部よりも車幅方向外側に位置する末広がり形状に形成されている。これにより、車体のロール時などに、左右のトレーリングアーム１１が別方向に変動する際の左右のラテラルロッド１３の移動によって、サスペンションの上下方向への動きを妨げることなく、各トレーリングアーム１１の車幅方向への変位のみを抑えることができ、横剛性を効果的に向上させることが可能になる。特に、車両正面視で、各スリット溝１５Ａの長手方向と水平方向とのなす角度が４５°以上且つ７５°以下の範囲内とすることによって、各トレーリングアーム１１の車幅方向への変位のみを的確に抑えることができる。

さらに、本実施形態によるトーションビーム式サスペンション構造１では、各スリット溝１５Ａが、車両側面視で、車両上方に向かうに従い車両後方に傾斜して延びていることにより、各トレーリングアーム１１の車幅方向への変位のみを精度良く抑えることができ、横剛性をより効果的に向上させることが可能になる。特に、車両側面視で、各スリット溝１５Ａの長手方向と水平方向とのなす角度が７５°以上且つ９０°以下の範囲内とすることによって、各トレーリングアーム１１の車幅方向への変位のみをより高い精度で抑えることができる。

以上、本発明の実施形態について述べたが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。例えば、上述した実施形態では、車体側保持部１５の左右のスリット溝１５Ａのそれぞれが、内側部材１５Ｂおよび外側部材１５Ｃの組合せにより形成されている一例を説明したが、単一の部材または３つ以上の部材の組合せにより左右のスリット溝のそれぞれを形成するようにしてもよい。また、左側のスリット溝と右側のスリット溝とを共通の部材を用いて形成することも可能である。

また、上述した実施形態では、左右のアーム側保持部１４が車輪２の回転軸Ａ２よりも車両下側に位置する一例を示したが、回転軸Ａ２よりも車両上側に各アーム側保持部１４が配置されていてもよい。同様に、車体側保持部１５が各トレーリングアーム１１の前端部１１Ａの支持軸Ａ１よりも車両下側に位置する一例を示したが、支持軸Ａ１よりも車両上側に車体側保持部１５が配置されていてもよい。この場合、左右のアーム側保持部１４および車体側保持部１５のそれぞれの配置に応じて左右のラテラルロッド１３の車体側端部１３Ｂのスライド曲線を算出し、該スライド曲線に従って車体側保持部１５の左右のスリット溝の長手方向の全長および傾斜角度α，βを最適化すればよい。

１…トーションビーム式サスペンション構造
２…車輪
３…フロアサイドメンバ
４…リアサイドメンバ
５…車体固定部
５Ａ…梁部分
５Ｂ…延出部分
５Ｃ…固定部材
１１…トレーリングアーム
１１Ａ…前端部
１１Ｂ…後端部
１１Ｃ…スプリング設置部
１２…トーションビーム
１３…ラテラルロッド
１３Ａ…アーム側端部
１３Ｂ…車体側端部
１４…アーム側保持部
１４Ａ…連結部材
１５…車体側保持部
１５Ａ…スリット溝
１５Ｂ…内側部材
１５Ｃ…外側部材
１５Ｄ…上側取付プレート
１５Ｅ…下側取付プレート
Ａ１…トレーリングアームの支持軸
Ａ２…車輪の回転軸
Ｌ…スリット溝の長手方向の中心線
α…スリット溝の長手方向と水平方向とのなす角度（車両正面視）
β…スリット溝の長手方向と水平方向とのなす角度（車両側面視）

Claims (5)

1. 車両の前後方向に延び、前端部が車体に軸支されて上下方向に揺動可能な左右一対のトレーリングアームと、該各トレーリングアームの間に架設されたトーションビームと、を備えた車両のトーションビーム式サスペンション構造において、
   前記各トレーリングアームの後端部と車体との間にそれぞれ配置される左右一対のラテラルロッドと、
   前記各トレーリングアームの後端部に設けられ、前記各ラテラルロッドのアーム側端部をそれぞれ保持する左右一対のアーム側保持部と、
   車体の車幅方向中央部に設けられ、前記各ラテラルロッドの車体側端部を保持する車体側保持部と、を備え、
   前記車体側保持部は、少なくとも車両上下方向に延び且つ車幅方向に間隔を空けて形成されている左右一対のスリット溝を有し、該各スリット溝の長手方向に沿って、前記各ラテラルロッドの車体側端部を左右独立して移動可能に保持するように構成されていることを特徴とする車両のトーションビーム式サスペンション構造。
2. 前記各アーム側保持部は、前記各トレーリングアームの後端部にハブキャリアを介して回転自在に支持される車輪の回転軸よりも車両下側に位置し、
   前記車体側保持部は、前記各トレーリングアームの前端部の支持軸よりも車両下側に位置し、
   前記各スリット溝は、車両正面視で、各々の下側端部が上側端部よりも車幅方向外側に位置する末広がり形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両のトーションビーム式サスペンション構造。
3. 前記各スリット溝は、車両正面視で、各々の長手方向と水平方向とのなす角度が４５°以上且つ７５°以下の範囲内であることを特徴とする請求項は２に記載の車両のトーションビーム式サスペンション構造。
4. 前記各スリット溝は、車両側面視で、車両上方に向かうに従い車両後方に傾斜して延びていることを特徴とする請求項２または３に記載の車両のトーションビーム式サスペンション構造。
5. 前記各スリット溝は、車両側面視で、各々の長手方向と水平方向とのなす角度が７５°以上且つ９０°以下の範囲内であることを特徴とする請求項４に記載の車両のトーションビーム式サスペンション構造。